第一篇：三峽蓄水后長江中游航道的演變及維護性疏浚方案研究（大全）

三峽蓄水后長江中游航道的演變及維護性疏浚方案研究

吳江平、金敬如、陳飛（長江武漢航道工程局，湖北省武漢市沿江大道140號，430014）

蔡興勇（長江航道局，湖北省武漢市解放公園路16號，430010）

摘 要：三峽蓄水后，長江中游航道成為提升整個長江航道航行條件的“瓶頸”。本文通過對三峽蓄水后長江中游航道的演變進行分析和研究，掌握了一般規(guī)律，在此基礎上對長江中游航道維護性疏浚施工船舶的配備、施工船舶性能比選、疏浚時機的把握、疏浚施工安全技術要求、施工工藝以及降低維護成本的途徑等提出了具體方案。關鍵詞：長江；中游航道；維護；疏浚方案

長江是貫通我國東、中、西部三大經(jīng)濟區(qū)的水運主動脈。長江干流通江達海，具有得天獨候的自然條件和巨大的航運潛力。三峽蓄水后，由于水沙條件發(fā)生改變，使長江航道條件尤其是中游航道條件發(fā)生了較大改變。1.三峽蓄水后長江中游航道的演變

1.1 長江中游航道的一般特性

長 江 中 游 河 段 示 意 圖

長江中游航道特別是荊江河段，彎道、洲灘眾多，歷來演變最為復雜，航道問題也最為突出。三峽工程蓄水后，由于水沙條件發(fā)生改變，致使一些淺區(qū)河段普遍出現(xiàn)了洲灘變形、岸線崩塌等不利于通航條件的變化，使本來復雜多變的中游航道更增加了不穩(wěn)定因素。

長江中游航道按其河型和演變特征，大體可以分為大埠街～藕池口、藕池口～城陵磯和城陵磯～上巢湖三段。其中尤以荊江河段，演變尤為復雜，航道問題突出，是本文研究的重點。

1.2長江 中游河段水沙條件的變化

徑流量變化：與多年平均相比，個別年份增加，多數(shù)年份減少；輸沙量變化：大幅減少，一般減少80％—90％；

中值粒徑粗化；流量、水位變化：壩下河段宜昌、沙市站流量、水位相關關系較好，監(jiān)利以下相關關系較差。壩下水位雖因河床下切面降低，但因有流量補給，使枯水期宜昌站水位降低不多，而沙市站則有所提高。

1.3 長河段航道變化的基本趨勢

上荊江分汊河段江心洲頭低灘呈沖刷后退之勢，航道條件處于向不利方向發(fā)展的態(tài)勢；下荊江彎曲及分汊河段江心灘和邊灘繼續(xù)沖刷后退，淺區(qū)段放寬，河槽也向?qū)挏\方向發(fā)展，出現(xiàn)槽口眾多，多槽爭流的格局，對航道維護十分不利；城陵磯至漢口段主要為單一河道和部分受節(jié)點控制作用強的分汊河道，河勢相對比較穩(wěn)定。

1.4 對通航條件的影響

三峽工程蓄水后對航道有利的是增加了枯水期壩下流量，加大航槽沖刷力度，增加了航道水深；對航道不利的方面是增加了航道的不穩(wěn)定性，下泄流量的陡降或陡增不利于航道自然沖刷，水流不能及時歸槽，致使航道水深不足。

2.長江中游航道維護性疏浚施工方案

2.1 疏浚船舶的性能及選擇

長江中游航道疏浚使用的挖泥船主要有兩大類：一類為碇泊式挖泥船，如鏈斗、吸揚、抓斗等，另一類為自航耙吸挖泥船。前者施工對通航干擾大，后者施工機動靈活。此外，還有吸盤挖泥船可以自航施工，但一般多采取絞進施工。目前最適宜的挖泥船型：主要為500方自航耙和1250方/小時吸盤挖泥船。

2.2 對枯水期疏浚維護工作量的預測

三峽工程蓄水后，在一定程度上對枯、洪水期上游來水起到調(diào)蓄作用，枯水期流量得到補給，航道水深提高，尤其是近年來航道部門對部分淺水道進行了治理，使航道趨向穩(wěn)定。同時，由于水沙條件的變化致使河床在不斷調(diào)整和變化，也加劇了一些水道的淺情；另外，航道部門近年來相繼調(diào)高了部分航段的維護水深，增加了疏浚維護任務。預測今后一個時期內(nèi)，長江中游航道維護的疏浚量在不利情況下，在一屆枯水期內(nèi)最大約在200萬m

333左右；在有利的情況下僅為數(shù)十萬m；而在一般情況下，則在100萬m上下。綜合近幾年的總體分析，其平均疏浚工程量略有減少。

2.3 疏浚船舶的配備 2.3.1配備的原則

疏浚船舶配備的原則主要是保暢通，追求航運效益最大化。其次是合理安排和使用挖泥船，以降低維護成本。2.3.2維護性疏浚要考慮施工時間、地點和工作量等多個不確定因素

每屆枯水期需要疏浚的水道、部位、施工方量及施工時間通常都是依據(jù)汛后各淺水道航道條件的預測安排的。個別水道則是在枯水期間因發(fā)生突變而需要緊急施挖的。所以，在疏浚船舶配備上，每屆枯水前除了要根據(jù)以往疏浚維護的需要保證重點淺水道疏浚船舶的配備外，對有疏浚要求而施工量不大的淺水道也要考慮配備疏浚船舶，根據(jù)情況及時調(diào)遣挖泥船駐守現(xiàn)場。對可能需要疏浚的一般淺水道，安排駐守鄰近水道的挖泥船兼顧。同時還需安排其它挖泥船作為預備船隊在基地待令。

2.3.3配備的船舶數(shù)量和組成

正常情況下，長江中游航道需配備5艘以上船舶，其中荊江段不少于3艘，配備1艘500方耙吸，1艘300方耙吸和1艘1250方/小時吸盤船；城陵磯～上巢湖段配備2艘，500方和800方自航耙各一艘。必要時上述挖泥船可調(diào)劑使用。

2.4 疏浚時機的把握 2.4.1投入疏浚維護的時間

投入疏浚維護的時間一般在每年的10月至次年的4月。

三峽蓄水前，投入疏浚維護的時間一般在頭年的11月至次年的3、4月為一屆枯水期。三峽實施175m水位蓄水后，其蓄水量較圍堰發(fā)電期和運行初期大得多，相應的下泄流量則較原天然狀態(tài)下的下泄流量減少很多。若按三峽工程初步設計，蓄水時間自9月下旬至10月底，在此過程中，壩下河段將陸續(xù)進入枯水期，這比蓄水前大約提前了一個月時間，因此投入枯水航道維護的時間也相應提前了約一個月。一般情況下，有的淺水道需在10月開始實施疏浚維護，但如果當年入庫流量較小，且下泄流量突降，投入疏浚維護的時間可能提前至9月下旬就將開始。

2.4.2根據(jù)水位和航道條件擇機施工

對于單一水道，在水位較高時，如果可供航行的水域?qū)掗?，并且航槽較為穩(wěn)定，可視具體情況，采取不同的疏浚維護方法。第一種方法是半邊通航半邊施工，即通過調(diào)整標志，適當縮窄現(xiàn)行航槽供船舶通航，而封閉另一部分水域供挖泥船施工，如此交替通航與施工，可保證在水位退落后航槽內(nèi)有足夠的水深。第二種方法是開辟臨時航道，通過調(diào)整標志適當縮窄并封閉現(xiàn)行航槽，由挖泥船在航槽內(nèi)施工，而將航道移至現(xiàn)行航槽的一側，供船舶臨時通航，待水位退落到一定程度后，現(xiàn)行航槽可恢復通航。第三種方法是提前另辟新槽，即當預見水位退落后，現(xiàn)行航槽可能發(fā)生淤變，需要另辟新槽時，可選擇航槽一側具有發(fā)展前途的水域施工，待現(xiàn)行航槽出現(xiàn)淺情時，迅速調(diào)標改槽，以保證與上下游航道的銜接。若在分汊河段，主支汊都能通航時，主汊通常是枯水期通航時間較長的一汊，宜在水位較高時先疏浚主汊，而在水位退落后再疏浚支汊。由于汛后退水過程中，航道要經(jīng)歷復雜的沖淤變化，某一汊道往往不只一次施工，施工水域也可能不在同一地段，在這種情況下兩汊的施工則要交替進行，以求得一汊施工，另一汊維持通航。

2.4.3在非通航高峰時段進行疏浚施工作業(yè)

長江中游淺險水道航道彎曲狹窄，通航條件較差，多數(shù)船舶一般都選擇在白天航行，而夜間由于視線不良，船舶通航密度則會減少，自然成了非通航高峰時段，因此，當水道的淺區(qū)為單一航槽時，在夜晚進行疏浚施工作業(yè)，可以大大減少因施工出現(xiàn)的阻航情況，有利于航道總體效益的發(fā)揮。由于夜晚施工條件差，確保疏浚船舶自身的安全是施工作業(yè)的首要前提，因此，疏浚船舶除了自身需要熟悉所在水域的航道狀況和水文條件，制定切實可行的實施方案和安全保障措施外，航道管理單位也應予以密切配合，加強實時監(jiān)測，掌握施工效果，隨時調(diào)整標志，通航管理單位尤需在事前發(fā)布信息，做好現(xiàn)場管理，防止航行船舶擅自闖入施工區(qū)禁航水域。

2.5 疏浚施工安全技術要求 2.5.1因勢利導，選好挖槽位置

枯水期航道維護性疏浚不應單純依靠挖泥船挖泥，而應借助水流的力量使河床形成自然沖刷，加深航道。因此，挖泥船疏浚航道的目的，除了是為了搬走航道內(nèi)一部分淤積礙航的泥沙，同時也是通過疏浚泥沙來改變了水流流態(tài)，引導水流歸槽，使航槽內(nèi)的泥沙能得到有效的沖刷。在挖槽選擇上還會遇到預備槽（即在現(xiàn)行航槽埂阻之前，事先施挖而留作備用的航槽）的問題，對此，尤其需要根據(jù)因勢利導的要求，選擇好挖槽位置。選好了，就能為未來水位退落后準備好通航條件；否則將適得其反，預備槽和現(xiàn)行航槽還可能同時面臨水深不足的尷尬局面。因此，在現(xiàn)行航槽之外選擇預備槽開挖時，應當充分研究，慎重選擇挖槽位置。

2.5.2疏浚與整治結合

十多年來，長江中游河段在一些淺險水道陸續(xù)進行了一些治理工程，這些工程起到了穩(wěn)定洲灘的作用，也改善了水流結構，使散亂的水流逐步歸槽，或者使淤淺的航槽得到?jīng)_刷，從而改善了通航條件，做好疏浚與整治的結合，既能充分發(fā)揮整治工程的效益，也能使疏浚施工發(fā)揮事半功倍的作用。

2.5.3遵循舍寬保深的基本原則

由于枯水期航道的主要問題是水深不足，在淺情嚴重、維護十分困難的情況下，通常采取舍寬保深的作法。但這種舍寬保深的作法決不是任意縮窄航寬，而是在規(guī)定范圍內(nèi)進行的。

2.5.4熟悉工作環(huán)境，規(guī)避安全風險

熟悉工作環(huán)境是挖泥船在施工中規(guī)避安全風險最基本的要求，對工作環(huán)境的了解和熟悉，包括對各項設備進行全面的檢查和維護，使之處于良好的適航狀態(tài)；制定切合該水道實際的施工方案和在緊急情況下的安全預案等等，可使安全風險降至最小限度。

2.6 施工方法的選擇

不同類型淺水道的施工要求：分汊河段施工要遠離洲、灘的基腳；過渡河段施工要選好挖槽和排泥區(qū)。提前干預與應急施工兩種方法的比選：對歷屆枯水期某些變化不大的水道可提倡提前挖泥，但需掌握好提前的時間，以中游主力船舶500方自航耙吸挖泥船施工，可考慮在水深7m左右并且水位基本處于穩(wěn)退的階段開挖，因為此時施工，耙頭與床面可以保持最佳的角度，增加泥漿吸入濃度，提高施工效率。

不同工況條件下的施工方法：當挖槽內(nèi)水深較小而流速較大時，宜采用邊拋的施工方法；當挖槽內(nèi)水深較大，水位退落速度較慢，且流速較小時，宜采用裝艙法施工；大功率吸盤挖泥船具有較高的生產(chǎn)效率，適于航槽的開槽破土。在淺情嚴重需要突擊搶挖時，也可以自航施工，采用邊拋法排泥；在槽口變遷，老槽廢棄而新槽尚未形成時，若新槽流速較大，使用具有首沖功能的船舶，可以提高施工效率。

2.7 降低維護成本的基本途徑

加強基礎工作，根據(jù)三峽蓄水后航道的演變，掌握其規(guī)律，制定合理有效的維護方案； 引進新技術和新工藝，提高施工效率；采取獎勵和約束機制，通過科學的預測和具體測定來制定維護項目的成本計劃，確定成本管

理目標，依據(jù)成本計劃進行成本控制。3.結論

三峽蓄水后，長江中游河段水文、泥沙條件發(fā)生了較大改變，對通航條件產(chǎn)生了一定影響。航道部門應研究長江中游航道的演變規(guī)律，遵循因勢利導的原則，運用長期整治與臨時性維護疏浚相結合的方式，達到興利除弊的作用。

三峽蓄水后的若干年，長江中游維護性疏浚每年仍然應配備不少于5艘300方-1250方的耙吸和吸盤類挖泥船，根據(jù)水位和航道條件，采取定點守槽、重點突擊、統(tǒng)籌兼顧、動態(tài)管理、科學決策、統(tǒng)一指揮的方式，因地制宜地采用邊拋、裝艙、首沖、溢流等不同施工方法，確保三峽蓄水和航道水深標準提高后長江中游航道的安全、暢通。參考文獻

[1] 長江航道規(guī)劃設計研究院、長江重慶航運工程勘察設計院《長江三峽工程航道泥沙原型觀測2007～2008年度分析報告》，2008.11.[2] 《航道科技》“長江中游非通航高峰期疏浚施工的思考”，2008年第三期.[3] 長江航道規(guī)劃設計研究院、長江重慶航運工程勘察設計院《長江三峽工程航道泥沙原型觀測2009—2010年度分析報告》，2010.9.作者簡介：

姓名：吳江平，出生于1963年1月，畢業(yè)于長沙理工大學，水利水電與港航工程專業(yè)，現(xiàn)任長江武漢航道工程局副總工程師/高級工程師，從事成本管理及科技管理工作。通訊地址： 湖北省武漢市沿江大道140號，郵編：430014，電話：027-82767833，郵箱：wjp3691@sina.com。